淺談某水電站廠區(qū)樞紐布置

楊春雁

1 工程概況

某水電站位于四川省甘孜州九龍縣境內(nèi)的九龍河上，是九龍河規(guī)劃“一庫五級”開發(fā)方案中的第二個梯級，無通航、灌溉、防洪等要求，采用引水式開發(fā)方式。閘址位于九龍縣乃渠鄉(xiāng)爛碉溝上游約400 m處，水庫正常蓄水位2 425.00 m，總庫容79.1萬m3，調(diào)節(jié)庫容64萬m3，最大閘高19.5 m，廠址位于水打壩村通富橋上游九龍河右岸漫灘，閘、廠址相距約16.5 km。電站裝機3臺，總裝機容量132 MW，多年平均發(fā)電量6.307億kW·h，具有日調(diào)節(jié)能力，綜合經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)越。

根據(jù)我國GB 50201-94防洪標(biāo)準(zhǔn)“水利水電樞紐工程的等別和級別”及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL 5180-2003水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，本電站為中型Ⅲ等工程，永久性主要建筑物按3級設(shè)計，次要建筑物按4級設(shè)計。按上述標(biāo)準(zhǔn)，確定某水電站攔河閘壩洪水標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇設(shè)計，500年一遇校核，消能、防沖建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇。廠房洪水標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇設(shè)計，200年一遇校核。

表1 廠區(qū)布置方案主要工程量及投資比較表

2 廠區(qū)布置方案擬定

2.1 廠房軸線

廠房軸線一般可采用順河流向、垂直河流向或與河流向斜交布置。根據(jù)廠址處的地形、地質(zhì)條件，受壓力管道出口位置所限，廠房軸線順河流布置時，尾水反坡段尾端已接近河床，尾水渠受場地限制轉(zhuǎn)彎困難，致使尾水渠以較大的角度與河道相交，尾水出流條件較差。廠房軸線垂直河流布置時，同樣由于受地形所限，廠房左端太靠近河道，施工圍堰布置和廠房基坑開挖排水都很困難，并且尾水渠位于廠區(qū)場地中部，加大了工程占地。而廠房軸線與河道斜交布置，可較好地兼顧壓力管道出口位置、尾水出流條件，施工布置方便、施工條件較好，廠區(qū)土地利用率高，因此廠房軸線應(yīng)采用與河道斜交布置的形式。

表2 廠區(qū)布置方案動能經(jīng)濟比較表

2.2 廠區(qū)布置方案擬定

鑒于本電站引用流量較小，如何充分合理的利用水能資源成為關(guān)鍵問題，在已有成果基礎(chǔ)上，采取進一步研究如何多利用水頭方案的可能性和經(jīng)濟合理性的方案。為此，按電站裝機三臺擬定如下的兩個廠區(qū)布置方案。

方案一(短尾水方案):

電站廠房軸線與九龍河成48°角斜交，發(fā)電尾水經(jīng)60 m長的尾水渠、于通富橋上游約185 m處匯入九龍河，正常尾水位為2 192.80 m，最低尾水位為2 192.32 m，機組安裝高程為2 188.70 m，發(fā)電機層高程為2 197.70 m，發(fā)電機層高出天然地面約3.5 m，高出50年一遇設(shè)計洪水水位2.28 m，高于200年一遇校核洪水位1.77 m。

該方案可利用發(fā)電水頭232.2 m。

方案二(長尾水方案):

將尾水渠向下游延長，可多利用發(fā)電水頭，但廠房發(fā)電機層和廠區(qū)地坪高程也要相應(yīng)下降。綜合考慮水頭利用、尾水渠建筑工程量、廠區(qū)防洪和電站運行條件的關(guān)系，按照廠房發(fā)電機層高程高于50年一遇設(shè)計洪水水位，略低于200年一遇校核洪水位的原則進行布置，尾水渠長度為219 m，尾水在通富橋上游約20 m處匯入九龍河，正常尾水位為2 191.21 m，最低尾水位為2 190.40 m，機組安裝高程為2 186.80 m，發(fā)電機層高程為2 195.80 m，發(fā)電機層高出天然地面約1.9 m，高出50年一遇設(shè)計洪水水位0.38 m，低于200年一遇校核洪水位0.13 m。

本方案可利用發(fā)電水頭233.79 m，比短尾水方案多利用水頭1.59 m。

3 廠區(qū)布置方案比較

短尾水方案布置:

主廠房平行于后坡坡腳布置，軸線與九龍河斜交，主機間內(nèi)安裝3臺混流式水輪發(fā)電機組，安裝間位于主機間右端，副廠房和GIS樓布置于主廠房上游側(cè)，尾水渠長60 m，尾水直接匯入九龍河。廠區(qū)綜合樓布置于廠房下游側(cè)，進廠公路通過新建的進廠公路橋與左岸S215省道相連。

長尾水方案布置:

本方案尾水渠在尾水池反坡段尾端開始轉(zhuǎn)彎后順九龍河右側(cè)岸邊布置，尾水渠長度約219 m。廠區(qū)其他建筑物布置與短尾水方案大致相同。

對兩方案進行布置后，計算出工程量和動能指標(biāo)，兩方案主要建筑工程量和投資比較如表1所示，兩方案動能經(jīng)濟指標(biāo)比較如表2所示。

4 結(jié)語

對兩種布置方案進行綜合比較:

長尾水方案比短尾水方案多利用了1.59 m的發(fā)電水頭，尾水渠長增加了159 m，兩個方案在地形地質(zhì)條件、工程布置條件、施工條件和運行條件各方面基本相當(dāng)，在工程投資和效益方面，長尾水方案多投資152.35萬元，年發(fā)電量增加190萬kW·h，補充單位電能投資0.802元/(kW·h)，遠低于方案本身的單位電能投資，因此延長尾水渠多利用發(fā)電水頭是合理的，廠區(qū)布置推薦采用3臺機長尾水方案。